工业固体废物处理技术.docx

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工业固体废物处理技术

工业固废处理技术

第1章概论

1、固体废物：

是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。

2、依据《固体废物污染环境防治法》对固体废物的分类，将其分为生活垃圾、工业固体废物、和危险废物等三类进行管理。

3、各种工矿企业生产或原料加工过程中所产生或排出的废物，统称工业固体废物。

4、固体废物环境污染的特点：

（1）产生量大，种类繁多，成分复杂；

（2）污染物滞留期长、危害性强；（3）其他处理工程的终态，污染环境的源头。

5、固体废物的管理原则

（1）“三化”管理原则：

资源化、无害化、减量化。

固体废物处理利用的发展趋势必然是从“无害化”走向“资源化”，“资源化”是以“无害化”为前提的，“无害化”“减量化”应以“资源化”为条件。

（2）“全过程”管理原则

3C原则：

避免产生、综合利用、妥善处置。

3R原则：

减少产生、再利用、再循环。

6、固体废物的物理化学特性

（一）物理性质

包括物理组成、色、臭、温度、含水率、空隙率、渗透率、粒度、密度、磁性、电性、光电性、摩擦性与弹性等。

（2）化学性质

表示固体废物化学性质的特征参数有挥发分、灰分、灰分熔点、元素组成、固定碳及发热值。

（3）生物化学性质

包括病毒、细菌、原生及后生动物、寄生虫卵等生物性污染物质的组成、有机组分的生物降解性等。

第二章工业固体废物的压实、破碎和分选技术

1、压实，又称压缩，指用机械方法增加固体废物聚集程度，增大容重和减小固体废物表观体积，提高运输与管理效率的一种操作技术。

2、固体废物破碎难易程度通常用机械强度或硬度来衡量。

固体废物的机械强度是指固体废物抗破碎的阻力，通常以静载下测定的抗压强度为标准来衡量。

一般的，抗压强度大于250MPa的称为坚硬固体废物；40——250MPa的称为中硬固体废物；小于40MPa的称为软固体废物。

3、固体废物的硬度是指固体废物抵抗外力机械侵入的能力。

4、固体废物的分选就是将固体废物中各种可回收利用的废物或不符合后续处理工艺要求的废物组分采用适当技术分离出来的过程。

5、影响筛分效率的因素

影响筛分效率的因素有固体废物性质、筛分设备性能、筛分操作条件。

6、

（1）加重质的选择：

最常用的加重质有硅铁、磁铁矿等。

作为重介质分选的硅铁含硅量为13%——18%，磁铁矿一般要求的粒度为小于200目占60%——90%，能够均匀分散于水中，容积浓度一般为10%——15%。

（2）对重介质性能的要求：

密度高、黏度低、化学稳定性好（不与处理的废物发生化学反应）、无毒、无腐蚀性、易回收再生。

第3章工业固体废物固化/稳定化处理技术

1、固化：

是在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。

2、固化技术：

是利用物理或化学方法将有害废物与能聚结成固体的某些惰性基材混合，从而使固体废物固定1或包容在惰性固体基材张，使之具有化学稳定性或密封性的一种无害化处理技术。

3、稳定化：

是将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的过程。

一般分为化学稳定化和物理稳定化。

4、包容化技术：

是指用稳定剂、固化剂凝聚，将有毒物质或危险废物颗粒包容或覆盖的过程。

5、固化/稳定化处理的目的

对危险废物、其他处理过程残渣及被污染的土壤进行处理，使危险废物中所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，减少后续处理与处置的潜在危险。

6、固化/稳定化处理的基本要求

（1）有害物质经过固化处理后形成的固化物应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性及足够的机械强度等，最好能作为资源加以利用。

（2）固化过程中材料和能量消耗要低，增容比要低。

（3）固化工艺过程简单，便于操作。

（4）固化剂来源丰富，价廉易得。

（5）处理费用低廉。

（6）对于发射性废物的固化产品，还应有较好的导热性和热稳定性，以便于用适当的冷却方法处理，以防止放射性衰变热使固化体温度升高，避免产生自融化现象，同时还要求产品具有较好的耐辐照稳定性。

7、固化处理效果常用浸出率、增容比、抗压强度等物理、化学指标予以评价。

8、水泥固化的影响因素

（1）PH值；

（2）水灰比；（3）水泥与废物比；（4）凝固时间；（5）添加剂；（6）养护条件；（7）固化产物性能。

第四章工业固体废物的热化学处理

1、固体废物的热处理是指利用热物理方法改变固体废物状态的过程，广泛应用于固体废物的预处理过程，包括干燥、热分解、烧成、焙烧等。

2、固体废物的热化学处理是指在高温条件下使固体废物中可回收利用的物质转化为能源的过程，主要包括焚烧和热解。

3、热化学处理的优点

（1）处理时间短。

流化床焚烧炉几分钟即可使垃圾燃烧完全，炉排式焚烧炉垃圾停留时间仅1h。

（2）减容效果好。

焚烧残渣体积是原来的8%——12%，如经分选后的垃圾残渣仅2%——3%。

（3）消毒彻底。

减轻或消除后续处理过程对环境的影响，是处理带有病原菌垃圾和有机污染垃圾的良好方法。

（4）焚烧厂占地面积相对较小，不超过5hm2.

（5）回收能源和资源。

4、热化学处理存在的问题

（1）投资和运行费用高。

（2）操作运行复杂。

（3）焚烧使垃圾利用率降低。

（4）同时带来二次污染。

5、焚烧温度、搅拌混合程度、气体停留时间（一般称为3T）及过剩空气率合称为焚烧的4大控制参数。

6、固体废物热解就是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下，利用热能使化合物的化学键断裂，由大相对分子质量的有机物转化为小相对分子质量的可燃气体、液体燃料和焦炭的过程。

虽然热解和焚烧都是热化学转化过程，但二者又是完全不同的两个过程，主要区别具体表现在三个方面：

1、焚烧是放热的，热解是吸热的；2、焚烧的产物主要是二氧化碳和水，而热解的产物主要是可燃的低分子化合物；3、焚烧产生的热能量大的可用于发电，热能量小的只可供加热水或产生蒸汽，适合就近利用，热解产物是燃料油及燃料气，便于贮藏及远距离输送。

7、影响热解的主要因素有热解温度、加热速率，物料性质、物料停留时间、供气供氧以及反应器类型等。

第五章矿山固体废物综合利用

1、矿山固体废物主要是指矿山开采和矿石选冶加工过程中产生的废石和尾矿。

2、矿山固体废物按其来源和组成，可以分为废石、剥离岩石、尾矿、粉尘和其他废物共5类。

3、煤矸石的综合利用技术

（1）煤矸石发电；

（2）煤矸石作为建筑材料的应用（制烧结砖，制免烧砖，用煤矸石制水泥，用煤矸石生产轻骨料）；

（3）从煤矸石中提取化工产品；

（4）用煤矸石生产肥料；

（5）煤矸石作为填充材料的应用（煤矸石制炭黑用于橡胶填充，煤矸石改性后直接用于补强橡胶）。

第六章能源工业固体废物的综合利用

1、粉煤灰的综合利用

作为建材使用时，含量越高越好。

对用作水泥和混凝土原料的粉煤灰要求：

对于低钙灰，

对于高钙灰，

需要注意的是，越低越好。

2、粉煤灰作土壤改良剂

（1）改善土壤的可耕性；

（2）改善酸性土和盐碱土；（3）提高土壤的温度；（4）提高土壤保水能力；（5）增加土壤的有效成分，提高土壤能力。

3、炉渣在工业废水处理中的应用

（1）炉渣对印染废水的处理；

（2）对制药废水的处理；（3）对造纸废水的处理；（4）对锅炉湿法除尘废水的处理；（5）炉渣对其他工业废水处理。

第七章冶金工业固体废物的综合利用

1、高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排放的废物。

炼铁的原料主要是铁矿石、焦炭和助溶剂烧结矿和球团矿等。

在高炉冶炼过程中，各种物料通过热交换和氧交换发生复杂的化学反应。

当炉内温度达到1300——1500摄氏度时，炉料融化，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂等非挥发性组分形成以硅酸盐和铝酸盐为主，浮在铁水上面的熔渣，称为高炉渣。

高炉渣的产量与矿石的品位和焦炭的灰分含量以及助溶剂的质量有关，也和冶炼工艺水平相关。

一般采用贫铁矿炼铁时，每吨生铁产生1.0——1.2吨高炉渣；采用富铁矿炼铁的时候，每吨铁只产生0.25吨高炉渣。

随着选矿和炼铁技术的提高，高炉渣产生量已大大降低。

2、高炉渣分类

按矿渣的碱度区分

高炉渣的主要成分中的碱性氧化物与酸性氧化物的含量比称为高炉渣的碱度或碱度率，以M0表示。

即

按照高炉渣的碱度率可把矿渣分为如下三类：

（1）碱性矿渣，碱度率M0大于1的矿渣；

（2）中性矿渣，碱度率M0等于1的矿渣；

（3）酸性矿渣，碱度率M0小于1的矿渣。

3、活性：

活性指钢渣中具有水硬胶凝性活性矿物的含量。

4、稳定性：

稳定性指钢渣中游离氧化钙等不稳定组分的含量。

第8章化学工业固体废物的综合利用

1、目前治理铬渣的方法基本分三类：

高温还原法（干法）、湿法还原法（湿法）和固定法。

2、铬渣的固化/稳定化处理是将铬渣粉碎后加入一定量的无机酸或硫酸亚铁，使其中的还原成，再加入相当量的水泥，加水搅拌，凝固，随着水泥的水化与凝结硬化过程，铬化物会形成稳定的晶体结构或化学键，且被封闭在固体基材中，不易再溶出，从而达到稳定化和无害化的目的。

3、铬渣的资源化

铬渣的熔融固化就是使铬渣在高温下熔化，并在还原性气氛中使转化成形成含的熔体，冷却后成为玻璃态固熔体的过程，固熔体作为产品直接利用。

4、磷石膏的处理利用技术

（1）磷石膏做水泥缓冲剂；

（2）磷石膏做石膏建材；（3）磷石膏做硫酸联产水泥；（4）磷石膏做土壤改良剂；（5）用磷石膏制硫酸铵和多种盐。

第九章石油化学工业固体废物的综合利用

1、石油化学固体废物一般按生产行业、化学性质、危险性程度进行分类。

按生产行业可分为石油炼制行业固体废物、石油化工行业固体废物、石油化纤行业固体废物。

石油炼制行业固体废物主要有酸碱废液、废催化剂、页岩渣；石油化工、化纤行业固体废物主要有废添加剂、聚酯废料、有机废液等。

按化学性质可分为有机固体废物和无极固体废物。

按照固体废物对人体和环境所造成的危害程度，又将固体废物分为一般固体废物和危险固体废物。

一般固体废物常指对人体健康和环境危害性较小的废物，如经过处理的废白土、废分子筛、废吸附剂、电石渣等；危险性固体废弃物则指具有毒性、腐蚀性、反应性、易燃性、爆炸性、浸出毒性等特征的有毒。

有害物质，如酸碱废液、甲乙酮废液、杂醇废液及含重金属的废催化剂等。

2、石油炼制工业产生的固体废物主要来自于生产工业本身及污水处理设施。

主要包括废酸、碱液、废白土渣、废页岩渣、各种催化剂及污水处理厂污泥。

3、废酸液主要来源于油品酸精制和烷基化装置排出的废硫酸催化剂。

其成分除硫酸外还有硫酸酯、磺酸等有机物及叠氮化物。

4、废碱液的处理利用

（1）硫酸中和法回收环烷酸、粗酚；

（2）二氧化碳中和法回收环烷酸、碳酸钠；（3）利用废碱液造纸。

5、废酸液的利用技术

（1）热解法回收硫酸；

（2）废酸液浓缩后作为原料。

第十章污泥的浓缩与脱水

1、污泥的体积、质量及所含固体物浓度之间的关系，

由式子可知，当污泥含水率由99%降至98%，或由98%降至96%，或由97%降至94%，污泥体积均能减少一半。

也即污泥含水率越高，降低污泥的含水率对减容的作用越大。

式子适由于含水率大于65%的污泥。

因含水率低于65%以后，污泥内出现很多气泡，体积和质量不再符合上式。

2、污泥处理的目的

（1）较少水分、降低容积，便于后续处理、利用和运输；

（2）使污泥卫生化和稳定化，污泥含有大量有机物、各种病原体及其他有毒有害物质，若不进行稳定化处理，必将成为“二次污染源”，导致环境污染和病菌传播；

（3）通过处理，改善污泥的成分和某些性质，以利于污泥资源化利用。

总之，污泥处理和处置的目的是减量、稳定、无害化及综合利用。

3、可以根据需要选用不同的污泥处理系统，可供选择的方案大致有：

上述生污泥是指未经消化处理的污泥。

第

（1）

（2）（3）方案，以消化过程产生的生物能即沼气（或称消化气、污泥气），可作为能源利用，如用作燃料或发电；第（4）（5）方案是以堆肥，农用为主，当污泥符合农用肥料条件及附近有农林牧或蔬菜基地时可考虑采用；第（6）方案是以干燥焚烧为主，当污泥不适于进行消化处理、或不符合农用条件、或受污水处理厂用地面积的限制等地区可考虑采用。

焚烧产生的热能可作为能源。

污泥最终处置方法包括作为肥料施用于农田、森林、草地或沙漠改良，填海或投海，作为能源或建材或焚烧等。

总之，污泥处理方案的选择，应根据污泥的性质与数量。

投资情况与运行管理费用、环境保护要求以及有关法律法规、城市农业发展情况及当地气候条件等情况，综合考虑后决定。

4、降低含水率的方法有：

浓缩法，由于降低污泥的空隙水，因空隙水所占比例最大，故浓缩是减容的主要方法；自然干化法和机械脱水法，主要脱除毛细水；干燥与焚烧法，主要脱除吸附水与内部水。

第十一章工业固体废物的最终处置技术

1、处置，是指将固体废物焚烧和用其他改变固体废物的物理化学、生物特性的方法，达到减少已产生的固体废物数量、缩小固体废物体积、减少或者消除其危险成份的活动，或者将固体废物最终置于符合环境保护要求的场所或者设施并不再回取的活动。

2、在评价一个用于长期处置固体废物的填埋场厂址的适宜性时，必须加以考虑的因素主要有：

运输距离、厂址限制条件、可用土地面积、出入场地道路、地形地貌及土壤条件、气候条件、地表水文条件、地质和地质水文条件、当地环境条件、地方公众意见以及填埋场封场后是否可被利用。

3、填埋场渗滤液的主要成分

（1）常见元素和离子，如

（2）微量金属，如

（3）有机物，常以TOC，COD来计量，酚等也可以单独计量。

（4）微生物。

4、渗滤液的来源

（1）直接降水是渗滤液产生的主要来源，其确切数字可根据当地的气象资料确定。

（2）地表径流对渗滤液的产生量也有较大的影响。

具体数字取决于填埋场地周围的地势、覆土材料的种类及渗透性能、场地的植被情况及排水设施的完善程度等。

（3）地表灌溉，影响程度与地面的种植情况和土壤类型有关。

（4）地下水。

如果填埋场地的底部在地下水位以下，地下水就可能渗入填埋场内。

如果在设计施工中采取防渗措施，可以避免或减少地下水的渗入量。

（5）废物中水分。

随固体废物进入填埋场中的水分，包括固体废物本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量。

入场废物携带的水分有时是渗滤液的主要来源之一（比如污泥填埋）。

（6）覆盖材料（砂、黏土）携带的水分。

典型田间持水量对于砂而言为6%——12%，对于黏土质的土壤为23%——31%。

（7）有机物分解生成水。

5、渗滤液产生量的影响因素

填埋场渗滤液的产生量通常由：

获水能力、场地地表条件、固体废物条件、埋场构造、操作条件等五个相互有关的因素决定。

6、填埋气体的组成特征

填埋场气体主要有两类：

一类是填埋场主要气体，另一类是填埋场微量气体。

（1）填埋场的主要气体是填埋废物中的有机组分通过生化分解所产生，其中主要含有氨、二氧化碳、一氧化碳、氢、硫化氢、甲烷、氮和氧等。

它的典型特征为：

温度达43——49摄氏度，相对密度约1.02——1.06，为水蒸气所饱和，高位热值在15630——19537千焦每立方米。

甲烷和二氧化碳是填埋场气体中的主要气体。

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